First-cycle voltage hysteresis in Li-rich 3d cathodes associated with molecular O2 trapped in the bulk

魔角纺纱 磁滞 阴极 材料科学 光谱学 电压 纺纱 原子物理学 离子 魔法角 分子 分析化学(期刊) 化学物理 核磁共振波谱 化学 凝聚态物理 电气工程 物理 物理化学 复合材料 立体化学 有机化学 工程类 色谱法 量子力学
作者
Robert A. House,Gregory J. Rees,Miguel A. Pérez‐Osorio,John‐Joseph Marie,Édouard Boivin,Alex W. Robertson,Abhishek Nag,Mirian García‐Fernández,Ke‐Jin Zhou,Peter G. Bruce
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:5 (10): 777-785 被引量:552
标识
DOI:10.1038/s41560-020-00697-2
摘要

Li-rich cathode materials are potential candidates for next-generation Li-ion batteries. However, they exhibit a large voltage hysteresis on the first charge/discharge cycle, which involves a substantial (up to 1 V) loss of voltage and therefore energy density. For Na cathodes, for example Na0.75[Li0.25Mn0.75]O2, voltage hysteresis can be explained by the formation of molecular O2 trapped in voids within the particles. Here we show that this is also the case for Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2. Resonant inelastic X-ray scattering and 17O magic angle spinning NMR spectroscopy show that molecular O2, rather than O22−, forms within the particles on the oxidation of O2− at 4.6 V versus Li+/Li on charge. These O2 molecules are reduced back to O2− on discharge, but at the lower voltage of 3.75 V, which explains the voltage hysteresis in Li-rich cathodes. 17O magic angle spinning NMR spectroscopy indicates a quantity of bulk O2 consistent with the O-redox charge capacity minus the small quantity of O2 loss from the surface. The implication is that O2, trapped in the bulk and lost from the surface, can explain O-redox. Understanding the severe voltage hysteresis in the first cycle of Li-rich cathodes is essential to realize their full potential in batteries. P. G. Bruce and colleagues report the formation of molecular O2 on charging rather than other oxidized O species is the cause for the voltage hysteresis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
charry完成签到,获得积分10
3秒前
luoziwuhui完成签到,获得积分10
3秒前
阳光的Kelly完成签到 ,获得积分10
6秒前
学术laji完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
冷静的魔镜完成签到,获得积分20
7秒前
风-FBDD发布了新的文献求助10
8秒前
keleboys完成签到 ,获得积分10
8秒前
木木SCI完成签到 ,获得积分10
10秒前
风-FBDD完成签到,获得积分10
13秒前
vffg完成签到,获得积分10
13秒前
谨慎的安柏完成签到,获得积分10
14秒前
小小完成签到 ,获得积分10
15秒前
关远航完成签到,获得积分10
16秒前
大常完成签到,获得积分10
17秒前
CJ1977完成签到,获得积分10
17秒前
yao发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
Mr_龙在天涯完成签到,获得积分10
20秒前
molihuakai应助冷酷曼卉采纳,获得10
20秒前
热爱学术的蓝色大尾巴鱼完成签到,获得积分10
20秒前
leepx完成签到,获得积分10
20秒前
Eric完成签到,获得积分10
21秒前
shift3310完成签到,获得积分10
21秒前
咕咕咕咕咕完成签到 ,获得积分10
22秒前
22秒前
arniu2008发布了新的文献求助10
23秒前
俊逸吐司完成签到 ,获得积分10
23秒前
Auditor完成签到 ,获得积分10
23秒前
赵怼怼完成签到,获得积分10
23秒前
蕉鲁诺蕉巴纳完成签到,获得积分0
25秒前
26秒前
marui863发布了新的文献求助10
26秒前
李君完成签到 ,获得积分10
28秒前
Aoia完成签到,获得积分10
28秒前
里伊森完成签到,获得积分10
28秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7231933
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8858161
关于积分的说明 18684408
捐赠科研通 6897504
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3191740
关于科研通互助平台的介绍 2361442
邀请新用户注册赠送积分活动 2166107